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"Echangeur de chaleur"
La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur présentant divers avantages de transmission de chaleur et d'entretien.
Cet échangeur est constitué de tubes dont la surface extérieure est pourvue de rainures disposées dans le sens lon- gitudinal et qui sont balayés par un courant croisé du fluide extérieur.
Les rainures longitudinales sont prévues sur tout ou partie de la surface extérieure des tubes. Elles ont une pro- fondeur d'environ 1 millimètre.
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Par l'effet combiné des rainures et du croisement du courant fluide, les échanges de chaleur se trouvent améliorés, tant par l'augmentation de la surface de contact avec le fluide que par la turbulence locale produite sur le courant fluide.
'De plus les remous locaux provoqués par les rainures assurent l'expulsion des poussières, de la suie ou autres impu- retés qui tendraient à se coller sur les tubes. Il en résulte que l'échangeur ainsi constitué nécessite des ramonages moins fréquents. Cet avantage est particulièrement appréciable lors- que le fluide extérieur est chargé de poussières ou autres im- puretés.
Les tubes pourvus de rainures longitudinales peuvent être de section quelconque : circulaire, ovale, carrée, etc...
Ces tubes peuvent aussi être des tubes à ailettes longitudina- les, diamétrales ou tangentielles, pleines ou creuses.
Avec de tels tubes à ailettes longitudinales, les rainures longitudinales sont prévues tant sur le tube propre- ment dit que sur tout ou partie des ailettes.
Les rainures ont une section rectangulaire, carrée, triangulaire, trapézoïdale ou autre. Leur nombre, leur largeur et leur profondeur peuvent varier selon leur emplacement sur le tube et par rapport à l'incidence du courant fluide.
Dans une forme de réalisation de l'échangeur suivant l'invention, les tubes de l'échangeur sont enroulés en hélices, et plusieurs de ces hélices sont disposées coaxialement pour constituer l'échangeur dans lequel le flux de fluide extérieur circule parallèlement à l'axe des hélices. Les rainures longi- tudinales des tubes enroulés en hélice sont alors attaquées presque perpendiculairement ou obliquement par le courant de fluide extérieur, avec les avantages qui en résultent pour l'échange de chaleur.
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Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, des modes de réalisation de l'échangeur suivant l'invention.
La figure 1 représente en perspective un élément de tube circulaire destiné à constituer l'échangeur.
La figure 2 représente, en variante, un élément de tube à ailettes tangentielles de l'échangeur.
La figure 3 montre en coupe transversale comment les tubes selon la figure 1 sont disposés dans un échangeur.
La figure 4 montre en coupe transversale comment les tubes de la figure 2 sont disposés dans un échangeur.
La figure 5 est une vue partielle en coupe d'un échangeur à tubes en hélice.
Comme on le voit figure 1, le tube 10 de section circulaire ou autre est pourvu sur sa surface extérieure de rainures 11 longitudinales, c'est à dire s'étendant parallè- lement à l'axe du tube 10. Le tube 10 ainsi garni de rainures est disposé dans l'échangeur de façon à être balayé par le fluide extérieur circulant dans le sens des flèches 12, croisé, perpendiculairement ou obliquement, par rapport à l'axe du tube 10.
La figure 2 représente un tube 13 à ailettes longi- tudinales tangentielles 14, ailettes épaissies à leur base 15 de raccordement an tube 13. Sur le tube 13 et les ailettes 14 sont prévues des rainures longitudinales K16. Ce tube à ailet- tes est disposé dans l'échangeur de façon à être balayé par le fluide extérieur dans le sens des flèches 17.
L'invention s'applique également au cas de tubes à ailettes diamétrales, c'est à dire de tubes présentant des ailettes longitudinales, situées dans des plans diamétraux du tube. Elle s'applique également à des tubes ailetés, dans les- quels les ailettes, au lieu d'être pleines comme les ailettes de la figure 2, sont creuses. @
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Les rainures 11 et 16 peuvent être de section trian- gulaire, carrée, rectangulaire, trapézoïdale. Leurs arêtes sont de préférence arrondies. Leur profondeur est d'environ 1 milli- mètre. Sur les figures 1 et 2, les dimensions des rainures ont été augmentées dans un but de clarté.
Le nombre, leur écarte- ment et leur profondeur peuvent varier suivant leur emplacement sur la surface cylindrique (figure 1) ou suivant qu'elles se trouvent sur le tube 13 ou sur les ailettes 14 (figure 2).
Comme le montre la figure 3, les éléments tubulaires ! tels que représentés figure 1 sont, pour constituer l'échangeur de chaleur, disposés en faisceau, en nappes parallèles, en quinconce d'une nappe à la voisine. Le fluide extérieur, circu- lant suivant le sens 12 dans les intervalles entre nappes verti- cales, attaque les rainures 11 perpendiculairement.
Les tubes 13 à ailettes 14 avec rainures 16 suivant la figure 2 sont montés comme le montre la figure 3, ménageant , des intervalles sinueux dans lesquels le fluide extérieur cir- , cule dans le sens 17 perpendiculaire aux rainures.
Dans la réalisation d'échangeur suivant la figure 5, des tubes à rainures longitudinales du type de la figure 1 sont ; enroulés en hélices coaxiales 18, 19, 20, et disposées à l'in- térieur d'une enveloppe 21 parcourue par le fluide extérieur, soit à écoulement dans le sens de la flèche 22, soit à écoule- ment dans le sens de la flèche 23. La partie centrale de l'échan- geur comporte un déflecteur 24. L'échange de chaleur entre les fluides extérieur et intérieur aux tubes, qui circulent encore. à courants croisés, c'est à dire que le fluide extérieur atta- que sensiblement transversalement les rainures des tubes, est . amélioré du fait de ces rainures..
Le pas des hélices 18, 19, 20, etc... peut être quelconque. Si le pas est faible, c'èst à dire si les spires de l'hélice sont très aplaties, le flux de fluide extérieur, est
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dirigé presque perpendiculairement aux rainures des tubes.
Si au contraire le pas des hélices est plus grand, le flux de fluide extérieur est dirigé plus ou moins obliquement par rapport à la direction des rainures. Cette variation dtincli- naison du flux de fluide extérieur sur les rainures permet de faire varier éventuellement l'échange de chaleur. A cet effet, le noyau déflecteur central 24 porte un tirant 25 auquel sont reliés des supports 26, 27. Le support 26 est fixe" mais le support 27 peut coulisser sur le tirant 25. De la sorte, on exerce une pression ou traction plus ou moins grande sur les spires des hélices 18-20 pour les aplatir, ou au contraire les étirer, de manière que la variation de pas qui en résulte produise finalement une variation de l'échange de chaleur, qui devient dès lors réglable par l'intermédiaire du tirant 25.
L'échangeur de chaleur ainsi constitué peut être soit un économiseur, soit un surchauffeur, soit encore un éva- porateur, ou toute autre forme d'échangeur.
En plus des rainures longitudinales 11, 16, le tube 10 peut présenter des rainures transversales, c'est à dire di- rigées suivant des sections droites du tube transformant la surface du tube en quadrillage.
L'échangeur de chaleur pourrait comporter un mélange de tubes à ailettes tangentielles ou diamétrales, avec des tubes de section circulaire ordinaires, striés ou non.
Les rainures ou stries des tubes peuvent n'intéresser qu'une partie de leur surface.
Des rainures peuvent aussi être prévues à l'intérieur des tubes..